2024-2025年新教材高中物理第四章光單元檢測含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGE10-第四章學業(yè)質量標準檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．(2024·江蘇省南通中學高二下學期線上測試)對下列光學現(xiàn)象的相識，正確的是(D)A．陽光下水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色條紋是光的全反射現(xiàn)象B．雨后天空中出現(xiàn)的彩虹是光的干涉現(xiàn)象C．用白光照耀不透亮的小圓盤，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個亮斑是光的折射現(xiàn)象D．某人潛入游泳池中，仰頭看游泳館天花板上的燈，他看到燈的位置比實際位置高解析：陽光下水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，選項A錯誤；雨后天空中出現(xiàn)的彩虹是光的色散現(xiàn)象，選項B錯誤；用白光照耀不透亮的小圓盤，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個亮斑是光的衍射現(xiàn)象，選項C錯誤；某人潛入游泳池中，仰頭看游泳館天花板上的燈，由于光的折射，他看到燈的位置比實際位置高，選項D正確。2．(2024·華中師大一附中高二下學期期中)聲波與光波有很多可比之處，某同學對此做了一番比較，得到如下結論，下列說法錯誤的是(D)A．聲波是縱波，而光波是橫波B．聲波的傳播依靠于介質，而光可以在真空中傳播C．聲波和光波都能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效應等現(xiàn)象D．當聲波和光波從空氣進入水中時，頻率保持不變，波長和波速都變小解析：聲波的傳播方向與介質質點振動方向在同始終線上，是縱波；而光波的傳播方向與振蕩的方向垂直，是橫波，故A正確；聲音的傳播須要介質；光的傳播不須要介質，光可以在真空中傳播，故B正確；聲波和光波都有波的共性，所以都能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效應等現(xiàn)象，故C正確；波的頻率由波源確定，與介質無關，所以當聲波和光波從空氣進入水中時，它們的頻率都保持不變，聲波由空氣進入水中，波速變大，頻率不變，由波速公式v＝λf，得知聲波的波長變長；光波由空氣進入水中，波速變小，頻率不變，由波速公式v＝λf,得知光波波長變短，故D錯誤。3．(2024·浙江省溫州中學高二下學期期中)與通常視察到的月全食不同，小虎同學在2012年12月10日晚觀看月全食時，看到整個月亮是暗紅的。小虎畫了月全食的示意圖，并提出了如下猜想，其中最為合理的是(C)A．地球上有人用紅色激光照耀月球B．太陽照耀到地球的紅光反射到月球C．太陽光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球D．太陽光中的紅光在月球表面形成干涉條紋解析：觀看月全食時，看到整個月亮是暗紅的，是因為太陽光經(jīng)地球大氣折射后照耀到月球上，光線再反射射向地球大氣時，其他色光被大氣汲取掉，紅光不易被汲取，故月亮是紅色的，選項ABD錯誤，C正確。4．(2024·河南省南陽市高二下學期3月第一次聯(lián)考)圓形玻璃磚的橫截面如圖所示，O點為圓心，OO′為直徑MN的垂線，足夠大的光屏PQ與直徑MN垂直并接觸于N點，已知半圓形玻璃磚的半徑R＝10cm，折射率n＝eq\r(3)，一細束激光沿半徑方向射向圓心O點，入射光線與OO′夾角30°，光屏PQ上出現(xiàn)兩個光斑，則這兩個光斑之間的距離為(C)A．eq\f(20\r(3),3)cm B．5eq\r(3)cmC．eq\f(40\r(3),3)cm D．20eq\r(3)cm解析：畫出如圖光路圖，設折射角為r，依據(jù)折射定律：n＝eq\f(sinr,sinθ)則得：sinr＝nsinθ＝eq\r(3)×sin30°＝eq\f(\r(3),2)，解得：r＝60°依據(jù)幾何關系，兩個光斑之間的距離為：L＝PN＋NQ＝Rtan60°＋Rtan30°＝10×eq\r(3)cm＋10×eq\f(\r(3),3)cm＝eq\f(40,3)eq\r(3)cm，故C正確，ABD錯誤。5．如圖所示，在水面下同一深度并排緊挨著放置分別能發(fā)出紅光、黃光、藍光和紫光的四個燈泡，一人站在這四盞燈正上方離水面有肯定距離處視察，他感覺離水面最近的那盞燈發(fā)出的光是(D)A．紅光 B．黃光C．藍光 D．紫光解析：從空氣中視察燈泡時，燈泡P發(fā)出的光經(jīng)水面折射后進入視察者的眼睛，折射光線的延長線交于P′點，P′就是燈P的虛像，P′的位置比實際位置P離水面的距離要近些，如圖所示。當入射角β較小時，P′的位置在P的正上方，有：sinα＝eq\f(d,\r(h2＋d2))，sinβ＝eq\f(d,\r(H2＋d2))，n＝eq\r(\f(H2＋d2,h2＋d2))豎直向下看時，d接近于零，故n＝eq\f(H,h)，即：h＝eq\f(1,n)H因紫光的折射率最大，故紫光的視深最小。6.1966年華裔科學家高錕博士提出一個理論：直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來作為光的波導來傳輸大量信息，43年后高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學獎，他被譽為“光纖通信之父”。以下哪個試驗或現(xiàn)象的原理和光導纖維是相同的(A)A．圖甲中，彎曲的水流可以導光B．圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像C．圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色D．圖丁中，白光通過三棱鏡，出現(xiàn)色散現(xiàn)象解析：圖甲中，彎曲的水流可以導光是因為光在水和空氣界面上發(fā)生了全反射現(xiàn)象，故與光導纖維原理相同，A正確；圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像是因為光的偏振現(xiàn)象，B錯誤；圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色是因為光的干涉現(xiàn)象，C錯誤；圖丁中，白光通過三棱鏡，出現(xiàn)色散現(xiàn)象是因為光發(fā)生了折射現(xiàn)象，D錯誤。7．(2024·湖北省應城一中高二下學期期中)光在科學技術、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用，下列說法正確的是(BC)A．用透亮的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象B．在光導纖維束內傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象C．光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象D．用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象解析：用透亮的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的干涉，A錯誤；在光導纖維束內傳送圖像是利用光的全反射，B正確；光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，C正確；用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是利用光的色散；D錯誤。8．(2024·河北省冀州中學高二下學期期中)把一個曲率半徑很大的凸透鏡的彎曲表面壓在另一個玻璃平面上，讓單色光從上方射入(如圖甲)，這時可以看到亮暗相同的同心圓(如圖乙)，這個現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)覺的，這些同心圓叫作牛頓環(huán)，為了使同一級圓環(huán)的半徑變大(例如中心數(shù)起的其次道圓環(huán))，則應(AC)A．將凸透鏡的曲率半徑變大B．將凸透鏡的曲率半徑變小C．改用波長更長的單色光照耀D．改用波長更短的單色光照耀解析：當光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，當光程差為半個波長的奇數(shù)倍時是暗條紋。將凸透鏡的曲率半徑變大，與透鏡中心等距離位置的空氣層厚度變小，出現(xiàn)同一亮條紋的厚度由中心向外偏移，同一級圓環(huán)的半徑變大；相反，凸透鏡的曲率半徑變小，同一級圓環(huán)的半徑變小，故A正確，B錯誤；改用波長更長的單色光照耀，出現(xiàn)同一級亮紋的光程差變大，空氣層厚度應變大，所以，同一級圓環(huán)的半徑變大，因此要使半徑變大，可以改用波長更長的單色光照耀，故C正確，D錯誤，故選AC。9．P是一偏振片，P的透振方向(用帶箭頭的實線表示)為豎直方向。下列四種入射光束中哪幾種照耀P時能在P的另一側視察到透射光(ABD)A．太陽光B．沿豎直方向振動的光C．沿水平方向振動的光D．沿與豎直方向成45°角振動的光解析：只要光的振動方向不與偏振片的透振方向垂直，光都能通過偏振片。太陽光、沿豎直方向振動的光、沿與豎直方向成45°角振動的光均能通過偏振片。10．(2024·天津市重點中學高二聯(lián)考)如圖甲所示，每年夏季，我國多地會出現(xiàn)日暈現(xiàn)象，日暈是日光通過卷層云時，受到冰晶的折射或反射形成的，如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶上時的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光，下列說法正確的是(AB)A．在冰晶中，b光的傳播速度較小B．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距較大C．從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角較小D．用同一裝置做單縫衍射試驗，b光中心亮條紋更寬解析：由題圖乙可知，太陽光射入六角形冰晶時，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率，由v＝eq\f(c,n)知b光的傳播速度較小，A正確；由a光的折射率小于b光的折射率，可知a光的頻率小于b光的頻率，所以a光的波長大于b光的波長，依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ可知，a光相鄰條紋間距較大，B正確；a光的折射率較小，由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的臨界角較大，C錯誤；波長較長，中心亮條紋越寬，故a光的中心亮條紋更寬，D錯誤。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(2小題，共18分。把答案干脆填在橫線上)11．(8分)如圖所示，用某種透光物制成的直角三棱鏡ABC；在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2，在AB面的左側透過棱鏡視察大頭針P1、P2的像，調整視線方向，直到P1的像__讓P2的像攔住__，再在視察的這一側先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3__攔住P1、P2的像__，P4__攔住P3以及P1、P2的像__。登記P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過P3、P4的位置作直線與AB面相交于D，量出該直線與AB面的夾角為45°。則該透光物質的折射率n＝__eq\r(2)__，并在圖中畫出正確完整的光路圖。解析：通過作圖找出BC面上的反射點和AB面上的出射點，則由幾何學問可得各角的大小，如圖所示，則n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，其試驗原理與用兩面平行的玻璃磚相同，故P1的像讓P2的像攔住、P3攔住P1、P2的像，P4應攔住P3以及P1、P2的像。12．(10分)(1)如圖所示，在“用雙縫干涉測光的波長”試驗中，光具座上放置的光學元件依次為①光源、②__濾光片__、③__單縫__、④__雙縫__、⑤遮光筒、⑥光屏。對于某種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可實行__增加雙縫到光屏間的距離(或選用較長的遮光筒)__或__減小雙縫之間的距離__的方法。(2)假如將燈泡換成激光光源，該試驗照樣可以完成，這時可以去掉的部件是__②③__(填數(shù)字代號)。(3)轉動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準第1條亮紋，讀出手輪的讀數(shù)如圖甲所示。接著轉動手輪，使分劃板中心刻線對準第10條亮紋，讀出手輪的讀數(shù)如圖乙所示。則相鄰兩亮條紋的間距是__1.610__mm。(4)假如已經(jīng)量得雙縫的間距是0.30mm、雙縫和光屏之間的距離是900mm，則待測光的波長是__5.37×10－7__m。(取三位有效數(shù)字)解析：(1)由試驗原理可知②③④分別是濾光片、單縫、雙縫。由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，要增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可實行的方法有：①增大雙縫到光屏間的距離(或選用較長的遮光筒)；②減小雙縫之間的距離。(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③。(3)甲圖讀數(shù)是0.045mm，乙圖讀數(shù)是14.535mm，它們的差值是14.490mm，中間跨越了10－1＝9個條紋間距，所以相鄰兩亮條紋間距是Δx＝eq\f(14.490,9)mm＝1.610mm。(4)光的波長λ＝eq\f(Δx·d,l)≈5.37×10－7m。三、論述、計算題(本題共4小題，共42分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(9分)平行光垂直射向一半徑為R的透亮介質半球的平面，其截面如圖所示，發(fā)覺只有P、Q之間所對圓心角為60°的球面上有光射出，已知光在真空中的傳播速度為c＝3.0×108(1)介質球對該入射光的折射率；(2)該光在介質球中的傳播速度。解析：(1)由題意知光在介質球界面處的臨界角為C＝30°由sinC＝eq\f(1,n)得n＝eq\f(1,sinC)＝2(2)光在介質球中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝1.5×108m/s答案：(1)2(2)1.5×10814．(10分)登山運動員在登雪山時要留意防止紫外線的過度照耀，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照耀，否則將會嚴峻地損傷視力。有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛損害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n＝1.5，所要消退的紫外線的頻率為f＝8.1×1014Hz。(1)他設計的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是什么？(2)這種“增反膜”的厚度是多少？答案：(1)從膜的前后兩個表面反射出來的光疊加后加強(2)1.23×10－7解析：為了削減進入眼睛的紫外線，應使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射出來形成的光疊加后加強，則光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應等于光在薄膜中的波長λ′的整數(shù)倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，…)，因此，膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的eq\f(1,2)。紫外線在真空中的波長是λ＝c/f＝3.7×10－7m。在膜中的波長是λ′＝λ/n＝2.47×10－7m，故膜的厚度至少是1.23×10－7m。15．(11分)如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0m。從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為eq\f(4,3)。(取eq\r(7)＝2.6，eq\r(\f(7,23))＝0.55)(1)求池內的水深；(2)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上，他的眼睛到地面的高度為2.0m。當他看到正前下方的點光源A時，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結果保留1位有效數(shù)字)。答案：(1)2.6m(2)0.7m解析：(1)如圖，設到達池邊光線的入射角為i。依題意，水的折射率n＝eq\f(4,3)，光線的折射角θ＝90°。由折射定律有nsini＝sinθ ①由幾何關系有sini＝eq\f(l,\r(l2＋h2)) ②式中，l＝3m，h是池內水的深度。聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得h＝eq\r(7)m≈2.6m ③(2)設此時救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為θ′＝45°。由折射定律有nsini′＝sinθ′ ④式中，i′是光線在水面的入射角。設池底點光源A到水面入射點的水平距離為a。由幾何關系得sini′＝eq\f(a,\r(a2＋h2)) ⑤x＋l＝a＋x′ ⑥式中x′＝2m。聯(lián)立③④⑤⑥式得x＝(3eq